网站制作素材,阳东区建设局网站,网站建设noajt,女包建设网站前的市场分析【STL】容器适配器之栈和队列 stack的介绍和使用stack的介绍stack的使用stack的模拟实现 queue的介绍和使用queue的介绍queue的使用queue的模拟实现 priority_queue的介绍和使用priority_queue的介绍priority_queue的使用priority_queue的模拟实现 容器适配器什么是容器适配器STL标准库中stack和queue的底层结构deque的原理介绍deque的缺陷为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器 小结 博客主页小智_x0___0x_ 欢迎关注点赞收藏✍️留言 系列专栏C初阶 代码仓库小智的代码仓库 【本节目标】
stack的介绍和使用stack的模拟实现queue的介绍和使用queue的模拟实现priority_queue的介绍和使用priority_queue的模拟实现容器适配器deuqe的介绍
stack的介绍和使用
stack的介绍
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stack是一种容器适配器专门用在具有后进先出操作的上下文环境中其删除只能从容器的一端进行 元素的插入与提取操作。stack是作为容器适配器被实现的容器适配器即是对特定类封装作为其底层的容器并提供一组特定 的成员函数来访问其元素将特定类作为其底层的元素特定容器的尾部(即栈顶)被压入和弹出。stack的底层容器可以是任何标准的容器类模板或者一些其他特定的容器类这些容器类应该支持以下 操作 empty判空操作back获取尾部元素操作push_back尾部插入元素操作pop_back尾部删除元素操作 标准容器vector、deque、list均符合这些需求默认情况下如果没有为stack指定特定的底层容器 默认情况下使用deque。
stack的使用
官网文档
函数说明接口说明stack()构造空的栈empty()检测stack是否为空size()返回stack中元素的个数top()返回栈顶元素的引用push()将元素val压入stack中pop()将stack中尾部的元素弹出
int main()
{csdn::stackint st;st.push(1);st.push(2);st.push(3);st.push(4);while (!st.empty()){cout st.top() ;st.pop();}cout endl;return 0;
}运行结果
stack的模拟实现
#includevector
#includelist
#includedequenamespace csdn
{// 容器适配器templateclass T, class Container dequeT // 定义一个类模板T表示元素类型Container表示底层容器类型默认为dequeTclass stack{public:void push(const T x) // 将元素x入栈{_con.push_back(x); // 在底层容器的尾部插入元素x}void pop() // 将栈顶元素出栈{_con.pop_back(); // 删除底层容器的尾部元素}T top() // 返回栈顶元素的引用{return _con.back(); // 返回底层容器的尾部元素的引用}size_t size() // 返回栈中元素的个数{return _con.size(); // 返回底层容器的元素个数}bool empty() // 判断栈是否为空{return _con.empty(); // 判断底层容器是否为空}private:Container _con; // 底层容器对象};
}
上面实现了一个栈容器适配器使用了模板类的特性可以适配不同类型的元素和底层容器类型其中底层容器默认使用deque。栈的基本操作包括入栈(push)、出栈(pop)、获取栈顶元素(top)、获取栈中元素个数(size)和判断是否为空(empty)。这些操作都是通过底层容器的相应操作实现的。
queue的介绍和使用
queue的介绍
官方文档 谷歌翻译
队列是一种容器适配器专门用于在FIFO上下文(先进先出)中操作其中从容器一端插入元素另一端 提取元素。队列作为容器适配器实现容器适配器即将特定容器类封装作为其底层容器类queue提供一组特定的 成员函数来访问其元素。元素从队尾入队列从队头出队列。底层容器可以是标准容器类模板之一也可以是其他专门设计的容器类。该底层容器应至少支持以下操 作: empty检测队列是否为空size返回队列中有效元素的个数front返回队头元素的引用back返回队尾元素的引用push_back在队列尾部入队列pop_front在队列头部出队列 标准容器类deque和list满足了这些要求。默认情况下如果没有为queue实例化指定容器类则使用标 准容器deque。
queue的使用 函数声明接口说明queue()构造空的队列empty()检测队列是否为空是返回true否则返回falsesize()返回队列中有效元素的个数front()返回队头元素的引用back()返回队尾元素的引用push()在队尾将元素val入队列pop()将队头元素出队列
int main()
{csdn::queueint q;q.push(1);q.push(2);q.push(3);q.push(4);while (!q.empty()){cout q.front() ;q.pop();}cout endl;return 0;
}运行结果
queue的模拟实现
#includevector
#includelist
#includedequenamespace csdn
{// 容器适配器templateclass T, class Container dequeT // 定义一个类模板T表示元素类型Container表示底层容器类型默认为dequeTclass queue{public:void push(const T x) // 将元素x入队{_con.push_back(x); // 在底层容器的尾部插入元素x}void pop() // 将队头元素出队{_con.pop_front(); // 删除底层容器的头部元素//_con.erase(_con.begin()); // 另一种实现方式删除底层容器的第一个元素}T front() // 返回队头元素的引用{return _con.front(); // 返回底层容器的头部元素的引用}T back() // 返回队尾元素的引用{return _con.back(); // 返回底层容器的尾部元素的引用}size_t size() // 返回队列中元素的个数{return _con.size(); // 返回底层容器的元素个数}bool empty() // 判断队列是否为空{return _con.empty(); // 判断底层容器是否为空}private:Container _con; // 底层容器对象};
}上面实现了一个队列容器适配器使用了模板类的特性可以适配不同类型的元素和底层容器类型其中底层容器默认使用deque。队列的基本操作包括入队(push)、出队(pop)、获取队头元素(front)、获取队尾元素(back)、获取队列中元素个数(size)和判断是否为空(empty)。这些操作都是通过底层容器的相应操作实现的。
priority_queue的介绍和使用
priority_queue的介绍
官方文档 谷歌翻译
优先队列是一种容器适配器根据严格的弱排序标准它的第一个元素总是它所包含的元素中最大的。 2. 此上下文类似于堆在堆中可以随时插入元素并且只能检索最大堆元素(优先队列中位于顶部的元 素)。优先队列被实现为容器适配器容器适配器即将特定容器类封装作为其底层容器类queue提供一组特 定的成员函数来访问其元素。元素从特定容器的“尾部”弹出其称为优先队列的顶部。底层容器可以是任何标准容器类模板也可以是其他特定设计的容器类。容器应该可以通过随机访问迭 代器访问并支持以下操作 empty()检测容器是否为空size()返回容器中有效元素个数front()返回容器中第一个元素的引用push_back()在容器尾部插入元素pop_back()删除容器尾部元素 标准容器类vector和deque满足这些需求。默认情况下如果没有为特定的priority_queue类实例化指 定容器类则使用vector。需要支持随机访问迭代器以便始终在内部保持堆结构。容器适配器通过在需要时自动调用算法函数 make_heap、push_heap和pop_heap来自动完成此操作。
priority_queue的使用
优先级队列默认使用vector作为其底层存储数据的容器在vector上又使用了堆算法将vector中元素构造成 堆的结构因此priority_queue就是堆所有需要用到堆的位置都可以考虑使用priority_queue。注意 默认情况下priority_queue是大堆。
函数声明接口说明priority_queue()/priority_queue(first,last)构造一个空的优先级队列empty( )检测优先级队列是否为空是返回true否则返回falsetop( )返回优先级队列中最大(最小元素)即堆顶元素push(x)在优先级队列中插入元素xpop()删除优先级队列中最大(最小)元素即堆顶元素
【注意】
默认情况下priority_queue是大堆。
#include vector
#include queue
#include functional // greater算法的头文件
void TestPriorityQueue()
{// 默认情况下创建的是大堆其底层按照小于号比较vectorint v{ 3,2,7,6,0,4,1,9,8,5 };priority_queueint q1;for (auto e : v)q1.push(e);cout q1.top() endl;// 如果要创建小堆将第三个模板参数换成greater比较方式priority_queueint, vectorint, greaterint q2(v.begin(), v.end());cout q2.top() endl;
}如果在priority_queue中放自定义类型的数据用户需要在自定义类型中提供 或者 的重载。
void test_priority_queue1()
{csdn::priority_queueint, vectorint, Greaterint pq;pq.push(3);pq.push(5);pq.push(1);pq.push(4);while (!pq.empty()){cout pq.top() ;pq.pop();}cout endl;
}运行结果
priority_queue的模拟实现
#includevector
#includefunctional// 仿函数/函数对象
templateclass T
class Less
{
public:bool operator()(const T x, const T y){return x y;}
};templateclass T
class Greater
{
public:bool operator()(const T x, const T y){return x y;}
};namespace csdn
{templateclass T, class Container vectorT, class Comapre lessT // 定义一个类模板T表示元素类型Container表示底层容器类型默认为vectorTCompare表示比较函数对象默认为lessT小根堆class priority_queue{private:void AdjustDown(int parent) // 向下调整堆{Comapre com; // 定义比较函数对象size_t child parent * 2 1; // 左孩子下标while (child _con.size()){if (child 1 _con.size() com(_con[child],_con[child 1])) // 如果右孩子存在且比左孩子大{child; // 将child指向右孩子}if (com(_con[parent],_con[child])) // 如果父节点比孩子节点小{swap(_con[child], _con[parent]); // 交换父节点和孩子节点的值parent child; // 更新parent和child的值继续向下调整child parent * 2 1;}else{break; // 如果父节点已经比孩子节点大了退出循环}} }void AdjustUp(int child) // 向上调整堆{Comapre com; // 定义比较函数对象int parent (child - 1) / 2; // 父节点下标while (child 0){if (com(_con[parent],_con[child])) // 如果父节点比孩子节点小{swap(_con[child], _con[parent]); // 交换父节点和孩子节点的值child parent; // 更新parent和child的值继续向上调整parent (child - 1) / 2;}else{break; // 如果父节点已经比孩子节点大了退出循环}}}public:priority_queue() // 默认构造函数{}templateclass InputIteratorpriority_queue(InputIterator first, InputIterator last) // 构造函数接受两个迭代器作为参数用于初始化堆{while (first ! last){_con.push_back(*first); // 将[first, last)区间内的元素插入到底层容器中first;}// 建堆for (int i (_con.size()-1-1)/2; i 0; i--) // 从最后一个非叶子节点开始向下调整堆{AdjustDown(i);}}void pop() // 弹出堆顶元素{swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]); // 将堆顶元素和最后一个元素交换_con.pop_back(); // 删除最后一个元素AdjustDown(0); // 向下调整堆使其重新成为堆}void push(const T x) // 插入元素x到堆中{_con.push_back(x); // 将元素x插入到底层容器的尾部AdjustUp(_con.size() - 1); // 向上调整堆使其重新成为堆}const T top() // 返回堆顶元素的引用{return _con[0];}bool empty() // 判断堆是否为空{return _con.empty();}size_t size() // 返回堆中元素的个数{return _con.size();}private:Container _con; // 底层容器对象};
}上面实现了一个优先队列容器适配器使用了模板类的特性可以适配不同类型的元素、底层容器类型和比较函数对象。其中底层容器默认使用vector。优先队列的基本操作包括插入(push)、弹出堆顶元素(pop)、获取堆顶元素(top)、判断是否为空(empty)和获取堆中元素个数(size)。这些操作都是通过调整堆来实现的其中AdjustDown函数用于向下调整堆AdjustUp函数用于向上调整堆。
容器适配器
什么是容器适配器
适配器是一种设计模式(设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总 结)该种模式是将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。
STL标准库中stack和queue的底层结构
虽然stack和queue中也可以存放元素但在STL中并没有将其划分在容器的行列而是将其称为容器适配 器这是因为stack和队列只是对其他容器的接口进行了包装STL中stack和queue默认使用deque比如
deque的原理介绍
deque(双端队列)是一种双开口的连续空间的数据结构 双开口的含义是可以在头尾两端进行插入和 删除操作且时间复杂度为O(1)与vector比较头插效率高不需要搬移元素与list比较空间利用率比 较高。 deque并不是真正连续的空间而是由一段段连续的小空间拼接而成的实际deque类似于一个动态的二维数组其底层结构如下图所示 双端队列底层是一段假象的连续空间实际是分段连续的为了维护其“整体连续”以及随机访问的假象落 在了deque的迭代器身上因此deque的迭代器设计就比较复杂如下图所示 那deque是如何借助其迭代器维护其假想连续的结构呢
deque的缺陷 与vector比较deque的优势是头部插入和删除时不需要搬移元素效率特别高而且在扩容时也不需要搬移大量的元素因此其效率是必vector高的。 与list比较其底层是连续空间空间利用率比较高不需要存储额外字段。 但是deque有一个致命缺陷不适合遍历因为在遍历时deque的迭代器要频繁的去检测其是否移动到 某段小空间的边界导致效率低下而序列式场景中可能需要经常遍历因此在实际中需要线性结构时大多数情况下优先考虑vector和listdeque的应用并不多而目前能看到的一个应用就是STL用其作 为stack和queue的底层数据结构。 为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器 stack是一种后进先出的特殊线性数据结构因此只要具有push_back()和pop_back()操作的线性结构都可 以作为stack的底层容器比如vector和list都可以queue是先进先出的特殊线性数据结构只要具有 push_back和pop_front操作的线性结构都可以作为queue的底层容器比如list。但是STL中对stack和 queue默认选择deque作为其底层容器主要是因为1. stack和queue不需要遍历(因此stack和queue没有迭代器)只需要在固定的一端或者两端进行操作。 2. 在stack中元素增长时deque比vector的效率高(扩容时不需要搬移大量数据)queue中的元素增长 时deque不仅效率高而且内存使用率高。结合了deque的优点而完美的避开了其缺陷。 小结
今天我们认识了【CSTL】容器适配器之栈和队列相信大家看完有一定的收获。 种一棵树的最好时间是十年前其次是现在 把握好当下合理利用时间努力奋斗相信大家一定会实现自己的目标加油创作不易辛苦各位小伙伴们动动小手三连一波~~~本文中也有不足之处欢迎各位随时私信点评指正 本篇代码已上传gitee仓库
